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靶向癌症中的 OXPHOS 和电子传递链
活跃的代谢对肿瘤的生长至关重要。线粒体是真核生物大多数细胞中的关键细胞器，功能正常的线粒体是癌细胞存活的必要条件。它们通常被称为细胞的“能量生产工厂”，尽管近几十年来人们越来越认识到它们在组织大分子合成和细胞信号传导方面的重要作用。现在人们了解到，这三种线粒体功能都在癌细胞的存活和繁殖中发挥作用。三种代谢途径在人体细胞中产生能量，即氧化磷酸化 (OXPHOS)、糖酵解和脂肪氧化。这三种途径在癌细胞中通常失调，是治疗的潜在靶点，但在本综述中我们将重点介绍 OXPHOS 途径。OXPHOS 代谢途径在驱动肿瘤细胞增殖方面具有两个关键功能。它以 ATP 的形式提供生物能量需求，并将葡萄糖中的碳输送到大分子合成中，充当分解代谢和合成代谢的枢纽。线粒体基质中的三羧酸循环 (TCA) 酶和电子传递链 (ETC) 的跨膜蛋白复合物是此过程的核心。将碳燃料送入 TCA 循环会产生电子供体 NADH 和 FADH 2，它们为 ETC 复合物 I 至 IV 提供电子。当电子沿着这些复合物传递时，质子被复合物 I、III 和 IV 泵入膜间隙。这种质子动力的产生以及随后质子流回
靶向线粒体复合物 I 可克服高 OXPHOS 胰腺癌的化学耐药性
Rawand Masoud, 1,3,* Gabriela Reyes-Castellanos, 1,3 Sophie Lac, 1,4 Julie Garcia, 1 Samir Dou, 1 Laetitia Shintu, 2 Nadine Abdel Hadi, 1 Tristan Gicquel, 1 Abdessamad El Kaoutari, 1 Binta Die´ me´, 2,5 Fabrice Tranchida, 2 Laurie Cormareche, 1 Laurence Borge, 1 Odile Gayet, 1 Eddy Pasquier, 1 Nelson Dusetti, 1 Juan Iovanna, 1 和 Alice Carrier 1,6,* 1 艾克斯马赛大学、CNRS、INSERM、Paoli-Calmettes 研究所、马赛癌症研究中心 (CRCM)、F-13009 马赛，法国 2 艾克斯马赛大学、CNRS、马赛中央理工学院、ISM2、F-13013法国马赛 3 这些作者贡献相同 4 现地址：Innate Pharma，F-13009 马赛，法国 5 现地址：克莱蒙费朗化学研究所，PlateForme d’Exploration du Metabolisme (PFEM)，克莱蒙奥弗涅大学，F-63000 克莱蒙费朗，法国 6 主要联系人 *通信地址：masoud.rawand@gmail.com (RM)、alice.carrier@inserm.fr (AC)
寡素gnetin H是一种新型的糖酵解抑制剂，可调节硫氧还蛋白相互作用的蛋白质表达并与癌细胞中的Oxphos抑制剂协同
摘要：由于Otto Warburg在大约一个世纪前在肿瘤中首先观察到有氧糖酵解，因此癌细胞代谢领域已经引起了世界各地科学家的兴趣，因为它可能为恶性细胞提供新的治疗途径。我们目前的研究声称发现Gnetin H（GH）是一种新型的糖酵解抑制剂，可以降低代谢活性和乳酸合成，并在黑色素瘤和胶质母细胞瘤细胞中显示出很强的细胞抑制作用。与大多数其他糖酵解抑制剂与复合-1线粒体抑制剂苯甲酸酚（PEN）相比，GH更有效地抑制了细胞生长。用GH处理的T98G胶质母细胞瘤细胞系的RNA-SEQ在硫氧还蛋白相互作用蛋白（TXNIP）表达中降低了80倍以上，表明GH对调节与细胞葡萄糖的稳态有关的关键基因具有直接作用。GH与苯甲酸苯甲酸苯甲酸苯甲酸苯甲酸苯酚的结合也显着增强了代谢灾难的标志物的P-AMPK水平。这些发现表明，将糖酵解抑制剂GH与复合-1线粒体抑制剂同时使用可以用作诱导癌细胞中代谢灾难并减少其生长的强大工具。
从旧到新——重新利用药物来靶向癌症中的线粒体能量代谢
许多肿瘤的特征是 OXPHOS 水平低。然而，这种病理的原因在不同的癌症类型中有所不同。一些肿瘤携带线粒体 DNA 编码复合物 I 亚基（例如肾嗜酸细胞瘤）或核编码复合物 II 亚基（例如嗜铬细胞瘤和副神经节瘤）的致病突变；其他肿瘤则显示所有 OXPHOS 复合物减少，线粒体 DNA 拷贝数减少；还有一些肿瘤的线粒体质量较低 [9–13]。在许多情况下，这种下调的遗传原因仍然难以捉摸。许多肿瘤均显示 OXPHOS 水平均匀降低，例如嗜酸细胞瘤、神经母细胞瘤、肾细胞癌和星形细胞脑瘤 [10,11,14]。然而，只有一小部分癌和黑色素瘤缺乏 OXPHOS，其他肿瘤仍保留有功能性 OXPHOS 系统 [15–20]。某些癌症亚型的 OXPHOS 依赖性受基因改变和/或肿瘤微环境的影响。例如，肺癌中 KRAS 驱动的三羧酸 (TCA) 循环中葡萄糖的贡献比正常肺组织高 [21]。此外，肺癌中经常检测到 SWI/SNF 染色质复合物成分（包括 SMARCA4）的改变。SMARCA4 突变的肿瘤以 OXPHOS 和呼吸能力增强为特征，因此对 OXPHOS 抑制敏感 [22]。与磷酸酶和张力蛋白同源物 (PTEN) 野生型前列腺癌细胞相比，PTEN 缺陷细胞的线粒体通过复合物 V 消耗 ATP，而不是产生 ATP，这导致体外对复合物 I 抑制的基因型特异性敏感性 [23]。
氧气和铁的可用性形状癌细胞的代谢适应
三磷酸腺苷（ATP）输出以及葡萄糖，谷氨酰胺和脂肪酸的利用等之间的糖酵解和氧化磷酸化（OXPHOS）之间的动态变化，导致维持和选择对肿瘤细胞亚基的维持和选择在铁氧化环境中的生长优势。铁在自然界中的三个主要生物化学反应中起重要作用：光合作用，氮固定和氧化呼吸，所有这些都需要参与铁硫蛋白，诸如铁治再蛋白质，细胞色素B，以及复合物I，II，II，III，III，III中的Electron Electon Compranton Chain的Electer链中，这都需要参与铁氧化物硫蛋白。异常的铁硫簇合成过程或缺氧将直接影响线粒体电子转移和线粒体oxphos的功能。更多的研究结果表明，铁代谢，氧利用率和缺氧诱导因子相互调节糖酵解与OXPHOS之间的转移。在本文中，我们进行了综合综述，以提供有关肿瘤细胞中糖性和Oxphos调节的新见解。
心肌线粒体氧化磷酸化对长期电磁应激反应的能力
简介：线粒体是心脏的中央能量发生器，通过氧化磷酸化 (OXPHOS) 系统产生三磷酸腺苷 (ATP)。然而，线粒体还指导关键细胞决策和对环境压力源的反应。方法：本研究评估了长期电磁压力是否会影响线粒体 OXPHOS 系统和心肌的结构改变。为了诱发长期电磁压力，小鼠暴露于 915 MHz 电磁场 (EMF) 28 天。结果：对暴露于 EMF 的小鼠的线粒体 OXPHOS 容量的分析表明，复合物 I、II、III 和 IV 亚基的心脏蛋白表达显著增加，而 ATP 合酶 (复合物 V) 的 α 亚基的表达水平在各组之间保持稳定。此外，使用 Seahorse XF24 分析仪测量分离的心脏线粒体的呼吸功能表明，长时间的电磁应力会改变线粒体的呼吸能力。然而，与对照组相比，暴露于 EMF 的小鼠血浆中丙二醛（氧化应激指标）的水平和心肌线粒体驻留抗氧化酶超氧化物歧化酶 2 的表达保持不变。在左心室的结构和功能状态下，在受到电磁应力的小鼠的心脏中未发现任何异常。讨论：总之，这些数据表明长时间暴露于 EMF 可能通过调节心脏 OXPHOS 系统影响线粒体的氧化代谢。
单独使用谷氨酰胺酶CB-839和慢性淋巴细胞性白血病的组合的临床前研究
代谢重编程在癌症发展和患者生存中起关键作用。与其他B细胞恶性肿瘤相比，慢性淋巴细胞性白血病（CLL）的代谢不是高度活跃（1）；然而，它发展出代谢修饰的基础，其进展和对药物的抵抗力（2-4）。这些修饰中的一些影响氧化磷酸化（OXPHOS），并帮助癌细胞使用葡萄糖底物的替代方法来产生三磷酸腺苷（ATP）（ATP）（5）。ATP是OXPHOS的最终产品，提供了满足CLL细胞高能量需求的燃料。 已经表明，ATP的药理耗竭抑制RNA的合成并导致CLL细胞的凋亡（6）。 oxphos取决于三羧酸（TCA）循环的活性，该循环产生了电子传输链的能量前体。 由葡萄糖产生的乙酰辅酶A是TCA循环中最著名的底物。 然而，谷氨酰胺是癌细胞中Oxphos的主要驱动力，而谷氨酰胺限制，而不是葡萄糖有助于降低氧气摄取，并介导癌细胞的凋亡（7、8）。 OXPHOS无葡萄糖的加油所需的第一步是谷氨酰胺向谷氨酸的转化。 随后，谷氨酸为合成-Ketoglutarate（TCA循环的关键代谢产物）提供了底物（9）。 谷氨酰胺代谢中的限速线粒体酶是谷氨酰胺酶，它催化谷氨酰胺转化为谷氨酸和氨。 谷氨酰胺酶具有2种同工型：肾型谷氨酰胺酶-1（GLS-1）和肝型谷氨酰胺酶-2。ATP是OXPHOS的最终产品，提供了满足CLL细胞高能量需求的燃料。已经表明，ATP的药理耗竭抑制RNA的合成并导致CLL细胞的凋亡（6）。oxphos取决于三羧酸（TCA）循环的活性，该循环产生了电子传输链的能量前体。由葡萄糖产生的乙酰辅酶A是TCA循环中最著名的底物。然而，谷氨酰胺是癌细胞中Oxphos的主要驱动力，而谷氨酰胺限制，而不是葡萄糖有助于降低氧气摄取，并介导癌细胞的凋亡（7、8）。OXPHOS无葡萄糖的加油所需的第一步是谷氨酰胺向谷氨酸的转化。随后，谷氨酸为合成-Ketoglutarate（TCA循环的关键代谢产物）提供了底物（9）。谷氨酰胺代谢中的限速线粒体酶是谷氨酰胺酶，它催化谷氨酰胺转化为谷氨酸和氨。谷氨酰胺酶具有2种同工型：肾型谷氨酰胺酶-1（GLS-1）和肝型谷氨酰胺酶-2。GLS-1反过来具有2种替代剪接变体：谷氨酰胺酶C（GAC）和肾脏谷氨酰胺酶（KGA）。谷氨酰胺酶C的催化活性高于肾脏谷氨酰胺酶，通常在白血病细胞中上调（10，11）。已经表明，急性髓细胞性白血病（AML）细胞系中GLS-1基因的敲低破坏了谷氨酰胺驱动的OXPHOS，导致细胞增殖减少和凋亡诱导（10）。这表明改变使用谷氨酰胺的药物可能对CLL治疗有用。CLL细胞高度依赖于B细胞受体途径，该途径为细胞发育和成熟提供了信号。B细胞受体刺激的终点是NF-K B和MAP激酶途径的激活，这导致CLL细胞的增殖，迁移和存活。布鲁顿酪氨酸激酶（BTK）在通过B细胞 - 受体信号级联的信号转导中起关键作用。因此，它成为共价BTK抑制剂（例如ibrutinib）的有效靶标（12）。CLL中最常见的细胞遗传突变是13Q缺失（DEL [13Q]），在约50％的CLL病例中发现（13，14）。在DEL [13Q] CLL细胞中，删除了microRNA（miR）簇miR-15a/miR-16-1，导致其肿瘤抑制功能的丧失以及抗凋亡蛋白B细胞淋巴瘤-2（BCL-2）和髓样细胞白血病1（MCL-1）的过表达。失调的BCl-2表达有助于白血病细胞的存活和积累，而MCL-1蛋白对CLL细胞产生保护作用，抑制了凋亡（15、16）。因此，Bcl-2抑制剂venetoclax
dlk1-dio3簇miRNA调节杜钦肌营养不良症的营养不良肌肉中的线粒体功能
divenne肌肉营养不良（DMD）是由肌营养不良蛋白表达受损引起的严重肌肉疾病。虽然线粒体功能障碍被认为在DMD中起着重要作用，但这种功能障碍的机制仍然有意义。在这里我们证明，在DMD和其他肌肉运动障碍中，大量的DLK1-DIO3聚集的miRNA（DD-MIRNA）在再生肌纤维和血清中的再生。为了表征这种功能障碍的生物学作用，在小鼠肌肉中同时在体内过度表达了14个DD-MIRNA。转录组分析揭示了肌肉异位过表达14个DD-MIRNA和MDX diaphragm的高度相似的变化，具有自然上调的DD-MIRNA。在通常失调的途径中，我们发现抑制线粒体代谢，尤其是氧化磷酸化（OXPHOS）。在IPS衍生的骨骼肌管中击倒DD-MIRNA导致OXPHOS活性增加。数据表明（1）DD-MIRNA是DMD肌肉中营养不良变化的重要介体，（2）线粒体代谢，尤其是通过协调的上调节的DD-MIRNA在DMD中靶向DMD。这些发现提供了有关肌肉营养不良中线粒体功能障碍的机理的洞察力。
针对线粒体代谢和 RNA 聚合酶 POLRMT 来克服癌症的多药耐药性
临床上，多药耐药（MDR）从根本上影响着肿瘤治疗的预后，这主要是由于膜上通道介导的药物效应增强，从而减少了药物在肿瘤细胞中的积累。如何恢复肿瘤细胞对化疗的敏感性是一个持续而紧迫的临床问题。一种普遍的观点是，肿瘤细胞由于缺氧而转向糖酵解来提供能量。然而，研究表明，线粒体也起着至关重要的作用，例如通过三羧酸（TCA）循环为生物合成提供中间体，并通过氧化磷酸化（OXPHOS）完全分解有机物为细胞提供大量的ATP。在一些肿瘤中发现了高OXPHOS，特别是在癌症干细胞（CSC）中，它们的线粒体质量增加，可能依赖OXPHOS来提供能量。因此，它们对线粒体代谢抑制剂很敏感。鉴于此，我们在开发药物以克服 MDR 时应考虑线粒体代谢，其中线粒体 RNA 聚合酶 (POLRMT) 将成为重点，因为它负责线粒体基因表达。抑制 POLRMT 可以从源头上破坏线粒体代谢，造成能量危机并最终消灭肿瘤细胞。此外，它可能会恢复 MDR 细胞对糖酵解的能量供应，并使其重新对常规化疗敏感。此外，我们讨论了通过靶向 POLRMT 为 MDR 癌症设计新治疗分子的原理和策略。
自身免疫性风湿病中的脂质代谢
引言与自身免疫性疾病的炎症（AIRDS），包括类风湿关节炎（RA）和全身性红斑红血病（SLE），依赖于疾病特异性环境中的多个免疫细胞子集，每种都具有不同的代谢需求（1）。例如，效应T细胞依赖于糖酵解代谢的生长和效应函数，而调节性T细胞通过线粒体β-氧化和通过氧化磷酸磷酸化（OXPHOS）（2）通过线粒体β-氧化和ATP产生脂质。幼稚的B细胞保持在代谢状态降低，而它们的激活依赖于代谢性促进朝向Oxphos（3）。同样，在炎症期间，炎症性M1巨噬细胞使用糖酵解，而更多的抗炎性M2巨噬细胞通常使用β-氧化（4）。AIRDS的自动炎症反应具有较高的能量需求，涉及脂肪生成，葡萄糖和谷氨酰胺代谢的升高，以及从Oxphos中转向细胞糖酵解的能量代谢。例如，RA滑膜中的缺氧会诱导慢性T细胞线粒体超极化与葡萄糖代谢增加和ATP合成有关，而在SLE患者和狼疮性且可容纳的小鼠中，慢性激活的T细胞具有升高的线粒体葡萄糖氧化和超极化，如前所述，如前所述（1，5）。许多当前的AIRD疗法会影响脂质代谢途径，以造成其治疗益处；此外，脂质代谢可能在机构和相关合并症的发病机理中发挥作用。本评论讨论了炎症和机制中的脂质代谢